阵风减缓及颤振主动控制的数值模拟

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本文基于非定常N-S方程和结构运动方程,对两自由度二元机翼的阵风减缓和颤振抑制进行数值模拟。  中心格式有限体积法、双时间推进法求解非定常N-S方程,基于雷诺平均N-S方程模拟紊流,紊流模型采用SA一方程模型。用基于扰动衰减规律的弹性变形技术快速地生成动态网格。二元机翼的结构运动方程求解采用Raileigh-Ritz方法,通过流场与结构场的松耦合算法求解气动弹性问题。引入“网格速度法”考虑阵风的影响,采用多种开环、闭环控制方法进行阵风减缓和颤振主动控制的非定常数值模拟。  模拟二元机翼的“1-cos”阵风响应过程,结果显示:固定翼型和二元机翼在阵风环境下,最大升力系数变化不大,二元机翼的沉浮最大加速度出现在阵风过后的第一周期,俯仰角加速度很大,达到了105量级。在进行阵风减缓时,开环控制方法可以达到50%的减缓效果,而闭环控制方法只能达到20%的减缓效果。  建立二元机翼的颤振分析计算方法,计算结果与参考文献提供的结果吻合较好。在颤振主动控制时,开环控制的效果并不理想。亚音速时,闭环控制方法能很快地抑制广义坐标的等幅振荡,但是这种控制方法不适用于跨音速的颤振抑制。
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